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文献来源:
出版时间 :
边坡生态工程
0.00     定价 ¥ 168.00
图书来源: 浙江图书馆(由浙江新华配书)
此书还可采购15本,持证读者免费借回家
  • 配送范围:
    浙江省内
  • ISBN:
    9787030702777
  • 作      者:
    作者:辜彬//陈娟//王丽|责编:黄桥
  • 出 版 社 :
    科学出版社
  • 出版日期:
    2025.03
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内容介绍
《边坡生态工程》较全面地介绍国内外常用的边坡工法和新工法,并随工法导入案例,在此基础上系统论述人工土壤和边坡植被,提出边坡生态工程的分类思想与工程技术方法系统,介绍无人机技术在边坡生态工程应用中的*新进展,用数量生态学的方法对边坡生态工程进行全面的后续评价研究,为边坡生态工程提供新的认知和研究探索的方法。《边坡生态工程》共7章,第1章绪论,第2章边坡生态修复的分类,第3章边坡生态工程方法,第4章边坡人工土壤技术,第5章边坡植被,第6章边坡生态修复的评价,第7章无人机在边坡生态恢复中的应用。部分章节附有应用案例,并配有翔实的图表和数据,用以帮助读者阅读和理解。
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精彩书摘
第1章 绪论
  1.1 文明的困境与新方向
  1.1.1 文明之树——艰难的进化之路
  40亿年的时间长河,孕育着星星点点的生命。生命的幸运载体——地球地质的演化可与生命的出现相匹敌,它也是惊天动地与翻天覆地的。大陆板块的漂移运动使海陆分布发生巨变,天外来客、地球磁极倒转及周而复始的冰期、间冰期使地球上的生命命途多舛,地球生物经历了几次大灭绝及大灭绝后的恢复与繁荣。作为生命之树的地球跨越40亿年的演化,体现了生命的绚丽多彩、美好的形态及丰富的多样性。其坚实的主干结构向更复杂的结构进化,由单一过渡到复杂。生命之树呈现出多样性分枝,其枝繁叶茂,具有多结构、多层次、多空间的特点。某一生命的枝条会等待数百万年,以便“骰子”落在允许的界限内[1],从而造就新的物种。人类的出现也许不是随机的而是一种神秘的必然选择,人类自身存在的事实让人惊讶,甚至几乎无法接受,而且周围还存在着如此复杂、无穷无尽、美丽和奇特的生命形式。我们被一个丰富的生态系统(ecosystem)包围,这个生态系统的组成部分有:与我们多少有些近似的动物;与我们相似度低,但我们非常需要的植物;我们死后分解需要的微生物。可见,动植物与其他生物间依存关系的复杂性绝对超出想象,毫不意外——这是非随机自然选择进化的直接结果,即地球上*伟大的表演[2]。
  《易经》有云:“见龙在田,天下文明”。达尔文的《物种起源》告诉我们,自然本身并无恶意,进化的普遍规律就是繁殖、变异、让*强的生存和让*弱的死亡。毫无意外,我们位于一棵枝叶繁茂的生命之树的一条细小枝条上;毫无意外,我们周围有其他物种,它们进食、生长、游泳、行走、飞翔、挖穴、追猎、逃跑、以快取胜、以智取胜。如果没有数不尽的绿色植物,那么我们将无法获取能量;如果没有捕食者和被捕食者、寄生虫和宿主之间不断升级的“军备竞赛”,没有达尔文的“自然界的战争”,没有他们所说的“饥饿与死亡”,那么就不可能看得见事物的神经系统,遑论欣赏和理解事物。人类都惊讶于其自身的产生过程——复杂性的浓缩体现。同时,人类为其在进化中所经历的磨难而感到自豪、骄傲甚至膨胀。
  类人猿中的幼态延续是人类进化的策略之一。感知敏锐、好奇心强、想象丰富、活泼有趣、无所畏惧、热情洋溢、精力充沛、开放态度等特性,使人类开始了文明的创造。人类文明进化体现在各个方面,如语言、音乐、数字、烹饪,甚至是帽子的款式设计等,然而人类文化的力量日益强大,“延伸适应”的结果则反客为主,人工进化使人类产生异化,文明的爆炸式发展让世界变了样,而如今影响生物进化趋势的竟是文化本身。
  1.1.2 文明的困境
  夏威夷的一个石灰岩山洞(Mahaulepu)[3]记录了过去一万年的灭绝史。从英国博物学家菲利普斯(John Phillips)所画的化石记录所指示的生物兴衰可知,地质历史时期地球上的生物多样性经历了若干次上升和下降,其中明显的骤然升降具有三次,分别对应三大时期(古生代、中生代和新生代),虽然在地质时期看来其产生巨变的时间是短暂的,但至少也花了几十万年到几百万年。
  洞中一万年的化石记录并展现出人类文明的影子:可以当镜子的平滑如玻璃的玄武岩石片、刺青用的针、*木舟的断桨和画了图案的葫芦,人类上岛了。人类——智慧生物的出现及文明的创造导致了生物多样性的锐减,而且减少的速度还在加快。今天物种消失的速度比人类出现之前快了100~1000倍。
  人类出现前有过几次物种灭绝事件,但人类出现后就不一样了,创造力越进步,生物进步的时空差异就越大,但这又不像灾变事件的发生,它在有意无意中改变了游戏规则,如种群的繁盛(死亡率远小于出生率)、生态位的掠夺,人类影响了生命自然进化的旅程,并可以清晰地发现生物灭绝事件发生的趋势。
  人类是智慧的生物,正因为如此,物质文明与精神文明都是人类自然地发挥聪明才智的追求。就人类对宇宙空间的认识来看,唯物(可能不完全)地认为宇宙是无限的,但人的认识也是无限的,地球是人类的摇篮(就目前的认知而言),以此为起点,向宇宙空间扩展人类的生态位,想去外星系会会其他智慧生物(“生机勃勃的尘埃”可能也飘过了邻近的星系,这里同样存在智慧生物,否则人类可能会感到寂寞)。所以对地球生物而言,由于其来不及适应人类赏赐的新环境、新物质,即完全变了样的有机界与无机界,生物就只好让出自己的生态位,但其实人类并不是有意地侵占这些生态位,而只是让人类创造的副产品加入生境中,这突如其来的生境新要素,使得整个生物界都困顿了。西方现代文明借助工具、现代技术方法创造了辉煌的工业文明,同时也积累了大量的温室气体,为后发国家垒起了可持续发展的障碍。
  人类文明日复一日,迫使树林退向更高的坡地,人类把下面的地方围起来进行耕种,在山丘和平原上营造生态环境。古罗马哲学诗人卢克莱修认为,大自然是自由身,不是傲慢主子们的奴隶,她能自主自愿地做一切事情,而不用众神帮助[4]。进化已进入全新模式,这种新局面是人类造成的,物种可以跳上飞机在地球的另一端登陆,这是自然从未应对过的状况,这场新的游戏该如何收场?人类无法回答。人类引以自豪的文明创造,埋下了消灭人类自身的祸根。因为人类仰赖的生态系统正全面地遭到因人类操弄而面临的崩溃—这就是人类文明的困惑!
  1.1.3 生态文明
  物质文明永远没有尽头,精神文明的层级也将越来越高,同时系统(地球)的负反馈给予人类这个*主要的组成部分的刺激越来越痛,部位也越来越多,情形也越来越多样,好像生命之树在走向枯萎的路上——一条歧路。生命之树上的人类分枝日益繁茂,快挡住了其他大多数的分枝,人类的侧枝让生命之树正在变形、变色、变单调,树干倾斜了,大树快倒了,所以必须扶持树上的邻枝,对其进行改良、修正,或修剪人类侧枝给其他枝叶让出更多的养分、阳光、空间,以重新取得平衡。文明的困惑可能应视为人类进化过程中的一种负反馈,人类的进化还没有走到头,还在前行,但未来的路在哪里呢?值得欣慰的是人类社会已有些许觉悟,《寂静的春天》(1962年)、《人类环境宣言》(1972年)、《我们共同的未来》(1987年)、《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》(1992年)等便是国际社会对尊重自然、保护家园的宣誓。
  “生态”指万物生存状态(自然、人文与人)的“安乐”、和谐之状[5]。生态文明的构筑就是现阶段中华文明进化的结果,也是中华文明传统的现代传承。智慧的认识将导致行动上的自然选择,而这也是一种非随机选择延伸的进化之路。生态文明是将倾斜的生命之树拉回正道的抓手,是修正树形、修剪枯枝落叶、补充营养液、给足水分并让其重新枝繁叶茂的自然选择之力。
  传承中国的传统文明,中国人的自然哲学自古以来就是“和”的精神,顺其自然造化自我,是大同与完美的根基。中国人传统的自然哲学观是天人合一,这是一种朴素的生态哲学思想,其产生的主要基础条件是当时中国人的文明水平还不高,生产生活中随时都需要协调与自然的关系(山洪、水患、旱灾、山火、野兽等常态的自然关系),它带有一种对自然的敬畏之心,能够做到天人合一就圆满了。人与世界的关系就应该是这样,以此为指导,用什么方法呢?传统以提示“师法自然”(现代概念就是以生态学为基础)。因此中国传统的生态哲学思想体系是非常完整的,既有思想又有方法论。今天在注重生态文明建设的大趋势下,中国文明的传统能更好地支撑生态文明建设并比较容易地取得全民共识。
  1.2 国土大建设与边坡
  1.2.1 向现代国家迈进
  中国作为一个多山国家,山地、丘陵及高原地形约占陆地国土面积的2/3。中华人民共和国成立后,国家开始了大规模的工业化建设。基础工程建设及大力发展公路、铁路交通成为国家迈向现代化建设的两大类重点项目。广袤的土地是国家建设发展的资源,而复杂多变的地形、地貌增加了工业文明发展的难度。随着国家现代化步伐的加速和经济的大力发展,在工农业生产过程中常伴随着矿山开挖、劈山修路、水库水利工程建设、河流航道建设等大规模基础工程建设,对原有地形山体等进行了人为改造,继而形成了大量的人工边坡。此外,中国地域辽阔且气候类型多样,不同的地质地貌也时有各类地质灾害发生,这在极大程度上促使了自然边坡的形成。
  随着现代文明在国家建设中的不断推进,与其相伴相生的人工边坡和自然边坡对自然生态环境造成了极大的破坏,并引发了一系列的环境问题。基于生态学理论,生态位法则指出在自然生态系统中,每一个物种都拥有自己的角色和地位,并占据着一定的空间,发挥着相应的功能。由于生态位法则对自然界所有的生命现象都具有普适性,因此从人类文明的发展历史看,工业文明的出现增强了人类改造自然和利用自然的能力,改变了人类在自然生态系统中原有的生态位,人与自然固有的生态平衡被打破,均衡发展已不可能。更为严重的是,由于资源的有限性,生态系统中的各物种为了自身的生存与发展需要竞争生态位及相应的资源,而工业文明时代人类对资源的大肆掠夺,对自然环境造成了难以修复的破坏并间接地威胁着人类自身的生存与发展。
  1.2.2 历史遗留问题
  20世纪以牺牲环境为代价的经济发展促使了大量边坡的形成,特别是某些地区为了支撑地方经济发展而进行的特殊开采,对自然进行一味的索取而忽视了对环境的修复,长此以往积累了一定程度的环境欠账。其中尤以露天矿山开采活动所形成的大量矿山边坡问题*为突出。露天开采的建筑石料矿山破坏了原有山体自然景观的完整性与和谐性,降低了森林和植被的覆盖率,而闭矿后又缺少相应的生态环境治理,多任其继续生态恶化,终成历史遗留问题。以我国浙江省为例,由于浙江省地处东部沿海,多浅丘陵地貌,全省范围内的矿业资源丰富,以建筑石料矿而闻名。20世纪70~80年代,为了支撑上海市的建设发展,以及20世纪80~90年代受江浙沪地区经济高速发展的牵动,浙江省的建筑石料矿山进入疯狂开采的模式,全省范围内矿山数目急剧增加,而当浙江经济增长挤入全国前列之时,留给浙江土地的则是满目疮痍,人居环境恶化。当浙江省推行“百矿示范、千矿整治”计划以治理修复废弃矿山的自然生态环境时,全省范围内共计8000多座废弃矿山亟待治理(图1-1和图1-2),这已然成为严重的历史遗留问题。这些废弃矿山复垦复绿及治理难度大、任务重、资金少、涉及面广,并已经由环境问题演变成为迫切需要解决的社会问题。
  图1-1 凝灰岩采石场(浙江舟山,2010年)
  图1-2 花岗斑岩采石场(浙江湖州,2003年)
  1.2.3 大型建设边坡
  改革开放促进了经济的迅猛发展,更促进了综合国力的全面提升。与此同时,各行各业的发展急需各类建设工程推陈出新。此前人工边坡的产生主要是劈山修路和矿业开采,而随着社会需求的急速扩张,大量高速公路、高等级道路、高速铁路的修建,水库大坝、机场、造船厂、拆船厂的场地选址,以及石油钻井平台、石油化学品储备库等特殊工程项目的涌现(图1-3~图1-6),促使了大量人工边坡的形成,大型工程建设成为时下人工边坡形成的主要因素。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 文明的困境与新方向 1
1.1.1 文明之树——艰难的进化之路 1
1.1.2 文明的困境 2
1.1.3 生态文明 3
1.2 国土大建设与边坡 4
1.2.1 向现代国家迈进 4
1.2.2 历史遗留问题 4
1.2.3 大型建设边坡 6
1.3 缝合现代文明的伤疤——边坡生态工程 7
1.3.1 生态修复的新常态 7
1.3.2 边坡生态工程 9
参考文献 14
第2章 边坡生态修复的分类 15
2.1 边坡生态环境问题 18
2.1.1 水土流失 18
2.1.2 生物多样性破坏 20
2.1.3 生态系统的整体性破坏 20
2.1.4 环境污染 21
2.1.5 景观破碎化 22
2.2 边坡分类 23
2.2.1 常见边坡工程的分类 23
2.2.2 基于边坡植被恢复需要的分类 25
2.2.3 影响植被恢复的关键要素 27
2.2.4 边坡生态的分类 28
参考文献 32
第3章 边坡生态工程方法 33
3.1 格稳类工法 34
3.1.1 格稳类工法概述 34
3.1.2 主要的格稳类工法 34
3.1.3 小结 43
3.2 网稳类工法 43
3.2.1 网稳类工法概述 43
3.2.2 主要的网稳类工法 44
3.2.3 网稳方法的比较 50
3.3 集稳类工法 50
3.3.1 集稳类工法概述 50
3.3.2 主要的集稳类工法 51
3.3.3 集稳型产品的比较 58
3.3.4 集稳型产品的广阔前景 59
3.4 智慧工法的选择原则和配置 60
3.4.1 智慧工法的选择原则 60
3.4.2 基于生态网格的智慧工法配置 61
3.5 工法展望 62
参考文献 68
第4章 边坡人工土壤技术 70
4.1 边坡的土壤环境 70
4.1.1 正常植被生长的土壤环境 71
4.1.2 地质灾害与人工创面下的边坡土壤环境 73
4.2 人工土壤的理论 77
4.2.1 人工土壤 78
4.2.2 人工土壤的物理特性 79
4.2.3 人工土壤的化学特性 83
4.2.4 人工土壤的生物特性 85
4.3 人工土壤组成及配比 88
4.3.1 人工土壤的组成成分 89
4.3.2 人工土壤的配比 94
4.4 人工土壤试验的研究方法 103
4.4.1 材料与试样 104
4.4.2 植物生长条件下基材构型材料和结构保持材料的阈值 105
4.4.3 人工土壤与岩面的滑动阈值 105
4.4.4 人工土壤的剪切阈值 106
4.4.5 侵蚀强度模型 106
4.5 人工土壤智慧匹配 107
4.5.1 人工土壤分级 107
4.5.2 匹配生态网格 108
4.6 人工土壤的现状及展望 109
4.6.1 我国边坡生态工程人工土壤的现状 109
4.6.2 人工土壤的展望 110
参考文献 111
第5章 边坡植被 114
5.1 边坡植被概述 114
5.2 边坡植物的功能属性 116
5.2.1 边坡植物的工程性 116
5.2.2 边坡植物的生态性 121
5.2.3 边坡植物的景观性 130
5.3 边坡植物恢复 134
5.3.1 边坡植被的选择 134
5.3.2 边坡植物的配置问题 136
5.3.3 边坡植物的配置原则 137
5.3.4 边坡植物的配置方法 139
5.4 生态与景观结合 143
5.4.1 景观需求 143
5.4.2 生态与景观协调 143
5.4.3 生态与景观结合的实例 144
参考文献 147
第6章 边坡生态修复的评价 149
6.1 评价方法 149
6.1.1 定性评价 153
6.1.2 定性定量结合的方法 155
6.1.3 数量生态学方法 158
6.2 矿山边坡——浙江舟山市庆丰矿植被恢复评价 161
6.2.1 物种统计 162
6.2.2 物种分布与环境因子的关系 165
6.2.3 生态位宽度 166
6.2.4 生态位相似性比例 167
6.2.5 物种多样性与土壤养分和地形因子的关系 168
6.2.6 讨论 169
6.3 北川滑坡体的边坡植被恢复评价 171
6.3.1 物种统计 171
6.3.2 物种分布与环境因子的关系 173
6.3.3 优势种的生态位宽度 174
6.3.4 北川优势种生态位相似性比例 175
6.3.5 北川物种多样性与土壤养分和地形因子的关系 176
6.3.6 讨论 177
6.4 汶川崩塌体的植被恢复评价 179
6.4.1 工程概况 179
6.4.2 植被物种评价 180
6.4.3 汶川优势种生态位宽度 182
6.4.4 汶川物种多样性与土壤养分和地形因子关系 184
6.4.5 讨论 185
6.5 植被修复工程效果的比较 186
6.5.1 研究区的土壤养分含量 187
6.5.2 物种多样性分析 188
6.5.3 研究区排前15名的优势种重要值 189
6.5.4 物种多样性与环境因子的RDA综合分析 190
6.5.5 讨论 191
6.6 小结 194
参考文献 197
第7章 无人机在边坡生态恢复中的应用 201
7.1 边坡无人机遥感植物分类 202
7.1.1 无人机遥感植物分类概述 202
7.1.2 无人机与边坡植物分类 204
7.1.3 边坡环境下无人机遥感植被分类的方案设计 205
7.1.4 无人机边坡采样方法 209
7.1.5 无人机边坡遥感的数据处理方法——nDSM的生成 215
7.1.6 植物遥感分类 219
7.1.7 小结 229
7.2 无人机遥感在边坡生态工程设计中的应用研究 230
7.2.1 边坡无人机立地条件的调查方法 230
7.2.2 基于无人机调查的边坡立地条件的分类方法 240
7.2.3 小结 245
参考文献 247
后记 249
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